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本研究は冷凍空調機器のサイクル特性を把握するために重要な温度、湿度と油循環量を測定するための光ファイバー型センサシステムの研究開発である。研究開発対象である光ファイバー型センサは光ファイバーのクラッド層の屈折率の温度、湿度依存性を利用した温度、湿度センサと、潤滑油と冷媒との混合割合の変化よる屈折率変化を検出することでサイクル中の油循環量及び圧縮機内の油中冷媒濃度を測定するセンサと二種類に分けられる。光ファイバーを利用した測定は、外部的な電磁ノイズの影響が受けにくい、高圧、可燃性冷媒にも用いられる利点がある。
POF温度センサには疎水性のPVDFとPVCzを混合し、湿度センサには吸湿性に優れたHECとPVDFの混合物からそれぞれ感温/湿膜を作った。性能試験から、制作した温、湿度センサは市販の熱電対および相対湿度センサと同程度の反応を示し、また、セルロースの吸湿特性を考慮した場合の光線追跡法解析結果は実験結果の変化様子と一致することが分かった。
潤滑油の濃度測定センサについては、潤滑油の中に曲がったファイバーを通ることで、曲がった先端の光の漏れは潤滑油の屈折率とファイバ屈折率の差の関数になることが実験より確認し、出口光強度の変化から潤滑油の屈折率測定が可能であることが確認できた。今後潤滑油の屈折率により曲がり曲率の最適化を行う予定。
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